基于模型的民机运营阶段失效评估方法研究

基于模型的安全性分析(model-based safety analysis,简称MBSA)方法自提出至今,已经日益成熟,更适用于复杂的民机系统。在当前研究和ARP4761A草案的基础上,运用MBSA方法开展民机在运营阶段的失效评估方法研究,其相较传统方法,将运营数据、功能失效和设备故障集合进同一个模型中,更便于开展运行失效评估。首先,定义运行失效评估模型基本元素,梳理模型构建流程,基于Simulink建立包含失效模块的设备级、系统级和飞机级模型。之后,选择某型号飞机外部照明子系统构建模型,利用某机队运营阶段的运行数据开展算例分析。结果表明,基于模型的失效评估与故障树计算结果误差在可接受范围内,同时开展失效模式与影响分析(failure mode and effect analysis,简称FMEA),利用运行数据计算和仿真得到丧失着陆照明功能危险的发生概率,30次仿真结果表明基于运行数据的发生概率在设计值附近波动,整体略大于设计值,但仍满足安全性要求。

复合内力共同作用下平面杆系的失效评估

定义了平面杆系中的失效评估杆元以及该杆元的正则杆端弯矩和正则轴力,据此引入了杆件失效包络图、工作状态图以及杆件失效指标,进而定义了平面杆系结构失效包络图、结构工作状态图.又据该图中反映杆元状态的点群的分布情况,分别从概率分布、加权平均和最大值的角度定义了三种结构整体失效指标.利用本方法分析了一个三跨六层框架,计算了该框架在多种荷载、梁柱线刚度比以及失效评估杆元划分密度下的各种失效指标.

平面杆系结构的失效包络图及失效评估

定义了平面杆系中的失效评估杆元、以及该杆元的正则杆端弯矩和正则杆端曲率,据此引入了杆件失效包络图、工作状态图、以及杆件失效指标,进而定义了平面杆系结构失效包络图、结构工作状态图。又据该图中反映杆元状态的点群的分布情况,分别从概率分布、加权平均和取最大值的角度定义了三种结构整体失效指标。利用杆元和结构失效指标可简明直观地进行结构失效评估,成为与通常基于结构物理性能改变的结构损伤评估不同的另一种几何评估模式。利用本方法分析了一个三跨六层框架,计算了该框架在多种荷载、梁柱线刚度比、以及失效评估杆元划分密度下的各种失效指标。

X80管线钢断裂韧性及失效评估图研究

X80管线钢在我国已经开始大规模的应用,其断裂韧性和失效评估曲线是工程应用中安全评定的重要依据。在力学性能测试的基础上,参考材料断裂韧性测试标准,并在试验中采用高K值比法预制疲劳裂纹,利用声发射装置确定裂纹起裂点,测定了X80管线钢母材、焊缝及热影响区的断裂韧性,并在此基础上建立其失效评估曲线,给出了符合三种材料特性的失效评估曲线拟合方程,以便为工程应用提供依据。

含缺陷韧性金属材料的失效评估研究

以韧性较好的核电站用结构钢S355为研究对象,进行了紧凑拉伸试样的断裂韧性试验,试验中发现随着拉力的增大,裂尖塑性垮塌代替了裂纹扩展,且失效载荷对应有限的塑性屈服范围。随后采用Gurson模型模拟了该试样受拉伸载荷时的失效过程,计算结果表明,该模型能较好地模拟裂纹尖端的塑性垮塌现象。最后结合试验结果和有限元模拟结果,建立了1条适用于S355钢的通用失效评估曲线,并确定了塑性失效载荷与裂纹长度之间的对应关系。

疲劳损伤定量分析与失效评估研究进展

本文对疲劳损伤定量分析的理论和模型、断口定量分析疲劳寿命、疲劳应力以及对工程构件安全使用具有重要意义的基于损伤容限设计思想的原始疲劳质量与失效评估技术的研究现状进行了分析。通过断口定量反推疲劳应力和疲劳寿命应用最多的是Paris公式,疲劳裂纹萌生寿命目前还无法直接从断口上反推出来,一般通过人为设定a_0值的方法计算疲劳裂纹萌生寿命。相对而言,国外对在役构件的剩余寿命评估方面开展了较多的工作。本文分析比较了国内外在疲劳损伤定量分析与失效评估研究的侧重点和思路的异同,并指出了加强失效分析在产品设计、生产、使用和维护各个环节的应用力度及开展失效评估技术研究是失效分析领域发展的两个重要方向。

纤维缠绕壳体变形分析及失效评估

本文分析计算了基体开裂及大变形对纤维缠绕壳体变形的影响，得到了比较满意的理论分析结果。在变形分析的同时，对纤维缠绕壳体进行了失效评估分析，获得了切实可行的失效评估计算分析方法，为制定合理的水压检验规范提供了理论依据。

0.8设计系数用X80管线钢焊接接头的失效评估曲线

根据GB 2038-1991,对0.8设计系数用X80管线钢焊接接头母材及焊缝进行了三点弯曲试验,据此进行断裂韧性及失效评估曲线(建立R6-3失效评估曲线,并与R6-1曲线和R6-2曲线进行了比较)的研究。结果表明:根据J-R阻力曲线测得X80管线钢母材和焊缝的断裂韧度分别为1 080,298kJ·m-2;在高载荷下,母材的R6-3失效评估曲线比焊缝的略高,这是由于母材具有较高的塑性;R6-3曲线的安全范围最大,能够精确反映材料性能、加载类型及构件形状,精度高于R6-1和R6-2曲线的,能够更好地发挥材料的性能。

考虑灾情不确定性的电网应急响应失效评估方法

作为关键基础设施之一,电网应急管理关系到城市的安全与稳定。一旦未能及时有效地抢修受损电网,可能会导致较为严重的后果。在不确定灾情下,电网应急响应系统将面临更大的风险。在提升应急能力的同时,关注电网应急响应失效尤为重要。因此,考虑灾情的不确定性并基于相关研究,采用故障树分析法评估电网应急响应失效。基于电网应急响应系统阐述了电网应急响应失效的定义与特征,并构建了一般灾情下的电网应急响应失效故障树。阐述了基于下行法的最小电网应急响应失效集生成方法,并结合模糊语义分析法、证据理论的合成规则与故障树的概率计算方法评估不确定灾情下电网应急响应失效的发生概率。最后,以Z市电网为例,基于目标灾情所简化的电网应急响应失效故障树,阐述了本文所提方法的可行性与有效性。

基于丢失手缺陷的IC互连线失效评估新模型

在分析现有的集成路互连线失效评估模型的基础上 ,提出了一种考虑丢失物缺陷影响的IC互连接线电迁移损失新模型 .在 IC电路设计中 ,这种新模型可用于估计与丢失物缺陷及其它因素有关的

梁的失效包络图及失效评估

利用正则弯矩和正则曲率,提出了梁元失效包络图、工作状态图以及失效指标的概念.基于此,进一步提出了多跨梁的失效包络图、工作状态图及失效指标的概念,并定义了不同的失效指标.对一个三跨超静定连续梁进行了失效评估,提出了若干失效评估需进一步研究的课题.

咖啡壶的失效评估

本文对某型咖啡壶样品进行了分解和剖析,对各元、器件的特性、工作原理与过程进行了研究。通过工作试验、模拟试验,对整个系统的工作流程进行了实测;在预制失效的情况下,对系统的应激反应进行了监测;根据元件的材料、结构特点和使用环境等因素对其失效模式进行了分析。在以上工作的基础上,采用预先危险分析、失效模式与效果分析和故障树分析等可靠性分析手段,对咖啡壶系统进行了失效评估。评估结果表明,咖啡壶在结构、系统、安全防护设计等方面较为合理,咖啡壶在意外发生时安全保护系统较为完善,符合安全设计准则;咖啡壶金属制弹簧类元件普遍存在抗腐蚀性能差的问题,电阻保持架的加工质量存在问题。

高钢级管线钢失效评估曲线研究

X80级管线钢具有优异的韧性,其断裂韧性和失效评估曲线是工程应用中安全评定的重要依据。利用J-R阻力曲线的试验测试数据,建立R6选择曲线3评估曲线(R6-3),并与选择曲线1(R6-1)和2(R6-2)相比较,表明这是一种简便、精确的建立失效评估曲线FAC(Failure Assessment Curve)方案。

管道螺旋焊缝缺陷的初级失效评估

阐述了焊缝缺陷的评估原理和分级方法,参考英国标准BS 7910的1A级断裂评估准则,提出了螺旋焊缝缺陷失效的初级评价方法,并针对庆铁老线林源至新庙段管道的超声检测数据进行了应用性计算。对螺旋焊缝缺陷的断裂失效和塑性破坏失效的评估结果表明,部分缺陷在内压大于4.5MPa下不安全。研究认为,在实现较高级评估之前,初级失效评价结果可以为螺旋焊缝的检测、完整性评价和缺陷修复等完整性决策提供参考和指导。

输气管道对接焊缝裂纹缺陷失效评估

文章借助有限元模拟修正了已有的输气管道的对接焊缝的裂纹评估公式,修正后的应力放大因子与有限元模拟结果误差均控制在为5%以内,并进行了相应的塑性失效评估和断裂失效评估的修正,最后通过压力试验验证了修正评估公式的可行性,预测结果与试验实际失效压力最大误差为9.10%,平均误差为6.71%,均控制在10%的误差以内,修正后的评估公式可以利用在输气管道对接焊缝裂纹的适用性评估上。

腐蚀条件下管段关联性对管线失效评估的影响

为了对管道进行完整性管理,需要对管道在腐蚀情况下的失效压力进行计算或预测,而影响失效压力的诸多因素中就包括管段的空间关联性。提出了计算关联系数的方法,同时分析了管段关联系数对管道的整体失效可能性评估的影响。结合实例,利用蒙特卡罗模拟法,用所提出的方法在某管线进行了具体应用,并对结果进行了分析和讨论。结果表明:与那些没有考虑到腐蚀管线的管段关联性的评估结果相比,结合管段关联性的方法在对管线失效可能性评估的准确度上可以提高近30%。

航天产品冲击响应分析及损伤/失效评估方法研究综述

冲击环境是火箭、导弹等航天器在其全寿命周期经历的严酷的力学环境之一,其往往会导致航天器产品发生损伤/失效,甚至引发飞行事故,已成为制约航天器飞行可靠性提升的关键因素。本文分别从理论分析、经验外推以及数值仿真、试验研究等角度,系统总结了国内外在航天产品冲击响应分析与冲击损伤/失效两个方面的研究进展,并综述分析了国内外众多学者提出的各种冲击损伤/失效评估方法在航天产品上的适用性。在此基础上,结合我国航天工程实际,为今后的相关技术发展提出了建议。

埋地油气管道悬空沉降变形失效评估方法研究

为预防油气长输埋地管道悬空段引起事故,需评估油气管道悬空沉降变形失效情况。考虑管道自身强度,悬空后可视其为具有跨越能力的悬垂跨越管道,并将此悬垂管道简化为两端弹性支撑的力学模型,分析管道的主要应力。悬空管道分为裸露和未裸露2种情况。分别计算油气管道悬空沉降变形引起的附加应力和最大允许悬空长度。依据强度理论,建立悬空管道沉降变形失效评估模型。最后,结合工程实例说明该评估模型的使用方法。结果表明,在油气管道的运营管理中,应重点关注悬空管道,尤其是未裸露的悬空管道,防止悬空管道造成管道失效破坏。

ASTM C 1392-00(2005)《结构密封胶装配玻璃失效评估标准指南》的介绍

结构密封胶装配玻璃的失效评估是既有玻璃幕墙现场安全评估的重要组成部分,也是既有隐框玻璃幕墙现场检测的重点和难点。ASTM C 1392-00(2005)提出了一种在已安装的结构密封胶装配玻璃系统上评估其结构密封胶失效范围的简单方法,并给出了现场加载设备的示意图和初步检测的建议步骤。引进该标准对于我国开展既有玻璃幕墙现场安全评估工作是有益的。本文给出了该规范的译文并简介了其应用情况。

X80管线钢管的屈强比对其失效评估曲线的影响

X80及以上级别管线钢管的高屈强比是工程应用中的一个突出问题,失效评估曲线是其安全评定的重要依据。文中通过单轴拉伸和断裂韧性试验建立了高屈强比X80管线钢管的特征失效评估图及拟合方程。结果表明:随着钢管屈强比升高,失效评估曲线的截至线(最大载荷比)降低;高、低屈强比钢管的评估曲线在载荷比大于某一临界值时发生分离,且高屈强比钢管的评估曲线处于低屈强比钢管的评估曲线之下;高屈强比钢管的选择3评估曲线比选择1和选择2曲线更偏于安全。